Sementasyon Çelikleri: 4 Başlıkta Özellikler ve Kullanım Alanları

Sementasyon çelikleri, sementasyon olarak bilinen bir yüzey ısıl işlem tekniğine uygun olan malzemelerdir. Dışı sert, içi yumuşak olan sementasyon çelikleri muadil olarak kullanılabilecek çeliklere kıyasla ucuzdur.

Sementasyon, sementasyon çelikleri ile birlikte gerçekleştirilen, çeliğin yüzey işlemine yönelik termo-kimyasal işlemlerdir. Sementasyon işlemi sırasında çelik yüzey, tabana sıkıca yapışan ve sert bir perlitik çekirdek ile birlikte yüksek aşınma direnci sağlayan sert bir martensitik tabaka oluşturur. Sementasyon işleminde kullanılan sementasyon çelikleri östenitik aralıkta (880 °C ile 940 °C arasında) bir gaz ortamında 5 mm derinliğe kadar karbonlanır.

İşlemi 55-64 HRC aralığında belirtilen sertlikte sertleştirme ve menevişleme takip eder. Sementasyon işlemi sırasında çelik, nitrürlenmenin yanı sıra sertleştirilir. İşlem, karbon ve nitrojen oluşturan gaz ortamında 860 °C ile 890 °C arasındaki sıcaklıklarda gerçekleşir. Yöntem, düşük alaşımlı çelikler için ve iş parçası yüzeyinde daha yüksek sertlik elde etmek için kullanılır.

Sementasyon Nedir?

Sementasyon, düşük karbonlu bir çeliği alıp yüksek karbonlu bir çeliğe dönüştürmeyi içeren bir işlemdir. Bu, onu karbon bakımından yoğun bir atmosfere maruz bırakarak yapılır. Genel olarak, parçalar fırınlarda, kazanlarda ve diğer kapalı yapılarda karbonlanır.

Çelik bir nesneyi karbon yoğun bir atmosferde ısıtarak, söz konusu öğe karbon atomlarının moleküler düzeyde yüzeyine bağlanmasına izin verecektir. Bu karbon atomları yüzeyine tutunduktan sonra hem sertlik hem de mukavemet kazanacaktır.

Sertleştirmenin en popüler biçimlerinden biri olan sementasyon, farklı sertlik seviyelerine sahip çelik parçalar sağlayabilir. Genel olarak, ısı ne kadar yüksek olursa ve sementasyon işleminin süresi ne kadar uzun olursa, karbonlanmış madde o kadar sert olur. Bu işlem için sementasyon çelikleri kullanılır.

Sementasyon Çelikleri Genel Özellikleri

Sementasyon çelikleri yüzeyde sert ve aşınmaya dayanıklı, çekirdekte daha yumuşak ve tokluk özellikleri istenen, değişken ve darbe kuvvetlerine dayanıklı parçaların imalatında kullanılan düşük karbonlu, alaşımsız veya alaşımlı çeliklerdir. Bu özellikler, çelik yüzeyine karbon emdirilerek parçaya verilir.

Sementasyon çelikleri, yüzeyde aynı sertliği verebilen ve takım çeliği sınıfında yer alan yüksek karbonlu çeliklere göre çok daha ucuzdur. Ancak semantasyon çeliği seçimi ve doğru semantasyon süreci çok fazla dikkat ve tecrübeyi beraberinde getirmelidir. Sementasyon işleminin iyi sonuçları, kullanılan çeliğin iç yapı temizliği ile yakından ilgilidir.

Sementasyon Çelikleri ve Kullanım Alanları

Sementasyon çelikleri, dişliler, miller, piston pimleri, zincir baklaları, zincir dişlileri ve kasnaklar, diskler, kılavuz yataklar, makaralı yataklar, makaralar, bazı ölçü ve kontrol aletleri, orta zorlamalı parçalar, kesici takımlar gibi parçaların imalatında kullanılır. Kullanım alanları genel olarak şu şekilde sıralanabilir:

• İnşaat ve makine parçaları
• Kol, burç, makara, dişli çark, ölçü aletleri
• Titreşimli ve düşük güçlü yapı ve makine parçaları
• Dişli çark, kadran yuvası, pim, mil, burç ve benzeri parçalar
• Her türlü aktarma organları ve direksiyon parçaları
• Makara yatağı, makara, mastar, piston pimi, diferansiyel parça, vidalı mil
• Eksantrik milleri, dişli çarklar, standart gerilimli evrensel mafsallar
• Dişli çark, zincir dişlisi, küçük boyutlu mil, dingil, burç, kadran yuvası, pim ve benzeri parçalar ve anahtar yatak parçaları gibi makine ve otomobillerde birçok kullanım alanı vardır.

Sementasyon Çelikleri ve Sementasyon İşlemi ile Üretim Süreçleri

Tek bir sementasyon işlemi mevcut değildir. Aslında, genel olarak, kullanılan dört farklı sementasyon türü vardır. Her farklı süreç kendi avantajlarını ve dezavantajlarını sunar. Dört süreç aşağıdaki gibidir:

Vakum Sementasyon

Bu işlemde çelikler oksijensiz, düşük basınçlı bir ortama konur. Daha sonra hidrokarbon gibi bir gaz çevreye pompalanarak karbon moleküllerinin söz konusu alaşımlara bağlanmasına izin verilir. İşlem oksijen içermediğinden, sementasyon çelikleri oksidasyonunu neredeyse imkansız hale getirir.

Sıvı Sementasyon

Sıvı sementasyon, bir tür sıvı kazan içinde gerçekleşen bir sementasyon şeklidir. Bu kazan, tipik olarak siyanür ve tuz içeren bir madde karışımı ile doldurulur. Sementasyon çelikleri bu noktada karışıma daldırılırken, bir dizi karbon molekülü ile temasa geçerler.

Gaz Sementasyon

Gaz sementasyon, karbon monoksitin pompalanmasını gerektiren paket sementasyonu ile benzerlikler paylaşır. Aradaki fark, karbon yoğun maddelerin varlığını gerektirmemesidir. Bu süreçte, karbon monoksit sürekli olarak kapalı bir ortama pompalanır. Bu ortam son derece yüksek sıcaklıklarda ısıtılır.

Dünyadaki en popüler karbonlama işlemlerinden biri olan gaz sementasyon işlemi sürekli olarak tek tip karbonlanmış sementasyon çelikleri üretir. Bu, onu kütle sementasyon amaçları için çok faydalı kılar.